虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理与改进故障穿越控制研究

针对虚拟同步机在电网低、过电压故障下所面临的无功电压支撑不足、特性差等问题,建立考虑电流限幅特性的虚拟同步机等效电路模型,并基于拓扑同伦原理,给出不同无功电压控制在等效电路相量图上的几何表征方法。利用该方法,揭示几种常见无功电压控制下的虚拟同步机电流受限暂态电压支撑机理,并由此提出一种改进的故障穿越控制策略,有效改善电网低电压、过电压故障下的暂态电压控制能力和支撑特性,进而缓解故障期间的暂态功角稳定问题。基于PSCAD/EMTDC仿真对所提机理和故障穿越控制方法进行详细验证,最后,在3机9节点系统中对其在近、远区电网故障下的支撑特性进行仿真验证。

微电网对称故障条件下差异性潮流补偿控制策略

独立微电网负荷侧发生故障将导致故障区域功率供需失衡及电压跌落,在具有较高馈线阻感比的微电网中采用传统无功补偿的方法并不能有效解决上述问题。为此,提出一种基于微源馈线阻抗的差异性潮流补偿控制策略,即利用微源冗余功率增加有功功率输出补偿故障区域所需潮流,以改善故障区域功率平衡并抑制电压跌落,同时基于各微源馈线阻抗的差异性计算潮流补偿系数并根据故障区域所需功率动态调整潮流补偿参考值,以优化故障潮流分布并减少馈线损耗。最后,通过仿真和实验验证所提控制策略的有效性。

基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略

为解决传统永磁风电机组高电压穿越控制策略存在超速脱网风险问题,提出一种基于桨距角控制的高电压穿越控制策略。高电压穿越期间,首先,按照并网要求向电网提供无功支撑;其次,考虑转子转速限制,当转子转速达到参考值时启动桨距角控制,抑制转子转速上升;最后,通过仿真试验,验证了所提控制策略的有效性。基于桨距角控制的永磁风电机组高电压穿越控制策略,既能向电网提供无功支撑,又能避免超速脱网。

全功率直驱风机电网友好型控制策略

基于构网型控制的电网友好型风电机组具有黑启动、电网支撑和弱电网运行等优势,近年来逐渐被广泛研究。为探究不同电网友好型控制在不同场景下的运行性能,以全功率直驱风机为研究对象,总结归纳了4种典型的电网友好型风电机组控制策略。基于不同控制策略的架构和特点,在PSCAD/EMTDC仿真平台上搭建了相应电网友好型风电机组模型。分别在黑启动、风速变化、功率减载、频率支撑、电压支撑、故障恢复以及故障限流7种工况下探究不同控制策略的运行性能。最后,综合不同工况下的仿真结果,得到了总体性能最优的控制策略。

土耳其1915恰纳卡莱大桥无索区钢箱梁安装关键技术

土耳其1915恰纳卡莱大桥为主跨2023 m的双塔三跨钢箱梁悬索桥。钢箱梁总长3563 m,边跨及桥塔处无索区钢箱梁均为非标准节段,长度为9.8~43.6 m,吊装重量为344~1330 t,涉及多种吊装方式及节段安装工艺,施工难度大。该桥边跨S33节段定位精度要求高、顶推难度大,利用特殊设计牛腿,顺利实现节段顶推及边跨合龙;边跨焊接线形精度要求高、工序转换复杂,S32和S31节段布设临时吊索系统,确保焊接线形可控;塔区工作平台上的S01、T00和M01单个节段利用特殊设计三向可调支架及导向架施工,确保浮吊吊装安全可靠及定位精度可控;S02和M02节段吊装时与已吊装节段在空间上相互干扰,通过布设牵引荡移系统,顺利实现塔区S02和M02节段缆载吊机大角度吊装及节段荡移;采用吊索调节装置、边跨反拉系统及4台缆载吊机同步抬吊等措施,塔区S01、T00和M01组拼焊接的大节段顺利合龙。

基于模型解析双馈感应发电机低电压穿越仿真

针对电网电压不对称跌落双馈感应发电机转子侧变流器过电流问题,根据正反旋转同步坐标系下双馈感应发电机数学模型与暂态参数解析,推导出转子正负序同等电压变化下正序电流变化量远大于负序,且双馈感应发电机发出的定子无功功率与转子正序无功电流成正相关结论,提出了一种兼顾转子电流与电网无功支持的不对称低电压穿越控制策略。穿越期间模型自动动态求解,合理分配转子电压,转子故障电流控制在在安全范围。策略可行性通过MATLAB/Simulink仿真验证,电压跌落80%时,控制转子电流同时向电网提供最大无功支持,帮助电网电网电压恢复,所提出的控制策略可在一定程度提升双馈感应发电机的低电压穿越能力。

新型竖齿摇摆自复位剪力墙抗震性能研究

底端固结在基础上的剪力墙,在地震中墙角最易损伤破坏,且耗能较差,震后不宜修复。提出了一种新型竖齿摇摆自复位剪力墙(self-centering vertical tooth swing shear wall,SCVT-SW)体系。SCVT-SW体系由钢筋混凝土墙体、碟簧复位装置、软钢阻尼器以及竖齿摇摆支座等组成,所有部件均通过高强螺栓相连,便于施工和震后对受损部件更换。SCVT-SW体系的工作原理是:在地震过程中,由墙体两侧的竖向碟簧复位装置提供墙体摇摆复位弯矩,软钢阻尼器消耗地震能量,竖齿摇摆支座在提供水平抗剪能力并将墙体受到的水平作用力传递到墙体基础的同时起到固定铰支座的作用。理论分析给出了SCVT-SW体系中墙体截面的正截面承载力计算公式。通过非线性数值模拟,对新型剪力墙与普通剪力墙的受力性能进行了对比,设计了9组不同工况的对比参数。结果表明:与普通剪力墙相比,SCVT-SW骨架曲线没有明显下降段,残余变形更小;SCVT-SW体系的正截面承载力随着墙角两侧碟簧装置的预压力的增大而提高,最大提升27.8%;残余变形随碟簧装置刚度增大而减小,工况7比工况5减小了19.4%,工况8比工况5减小了46.9%,因此通过增大碟簧装置预压力与碟簧装置刚度来减小SCVT-SW的残余变形,提高复位能力的效果是显著的。

柱脚耗能摇摆钢支撑结构滞回性能分析

柱脚耗能摇摆钢支撑结构是一种具有可恢复功能的结构形式,具有良好的耗能能力,柱脚破坏后易于替换修复。采用ABAQUS有限元分析软件建立柱脚耗能摇摆钢支撑结构模型,耗能柱脚采用两种不同的构造形式,分析了结构在低周往复荷载作用下的滞回性能。分析结果表明:柱脚耗能摇摆钢支撑结构滞回曲线饱满,耗能能力强,变形能力好。耗能柱脚依靠耗能剪切板孔间短柱进入塑性耗能,剪切板孔间短柱端部为薄弱部位,加载过程中最先发生断裂;耗能柱脚耗能板孔间短柱宽度越大,耗能柱脚剪切板宽度越小、结构的跨度越大,构件的耗能能力越好,分析了柱脚耗能摇摆钢支撑结构的典型屈服机制,基于小变形假定,推导了屈服承载力计算公式,与有限元分析结果比较吻合较好,能较好地为实际工程提供依据。

计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算

虚拟同步发电机(VSG)控制策略的复杂性使其呈现丰富的暂态特征,明确VSG故障特性对构网型保护适应性分析与新原理研究意义重大。现有关于VSG故障特性的研究主要围绕对称短路和内电势恒定展开,并未涉及不对称短路场景且未计及内电势变化对短路电流解析计算的影响。针对上述问题,提出一种计及内电势变化影响的VSG不对称短路暂态电流解析计算方法。首先,基于不对称短路时平衡电流和故障限流控制策略,分析不同无功功率参考值影响下VSG内电势的变化特征;其次,基于虚拟阻抗环建立短路电流和内电势之间的方程,明晰内电势变化对短路电流暂态特性的影响;然后,在分析无功功率-电压环动态特性的基础上,建立短路电流和内电势之间的微分方程,通过联立上述方程即可得到内电势和短路电流的解析表达式;最后,通过数字仿真和实时仿真验证了所推导的解析计算式的正确性。

LVRT策略对光伏高渗透率电网频率影响分析

光伏逆变器的低电压穿越(LVRT)能力对支持电网安全稳定运行有极为重要的意义,在光伏高渗透率电网中,低电压穿越期间易造成电网较大的有功功率缺额,导致频率下降。分析了目前相关国标主导的LVRT策略控制下光伏逆变器的输出特性,及其低电压穿越过程中对光伏高渗透率电网频率稳定的影响;以IEEE 3机9节点网架为基础,接入光伏电站模型进行了仿真分析,对比了两种典型控制策略下低电压穿越过程中频率的变化,建议加强低电压穿越期间光伏电站对电网的有功功率支撑作用,同时保障一定量值的无功电流和有功电流输出,实现对电网的有功功率和无功功率支撑,改善光伏电站低电压穿越性能对电网的支持作用。

不对称故障下考虑光储出力的最优电压支撑策略研究

电网发生不对称故障会导致公共连接点(point of common coupling,PCC)电压下降,严重情况下还存在切机风险。而传统电压支撑策略易受到机组出力影响,不能灵活支撑PCC电压。针对上述问题,提出了一种不对称故障下考虑光储出力的最优电压支撑策略。首先分析了不对称故障下的电压支撑原理,推导了电压支撑方程。然后基于上述方程,以并网标准对PCC电压的运行要求为目标,考虑电流峰值和有功功率波动幅值为约束条件,得出了理想的电压支撑方案。进一步根据光储实际出力和理想的有功功率参考值,对光储出力场景进行分类。当理想的电流参考值无法满足最优解时,联立电压支撑方程和相应约束方程,建立关于电流各分量的非线性方程组,可解得最优电流参考值。最后通过仿真验证了所提策略的有效性和灵活性。

不对称故障下考虑电压跌落程度的新能源逆变器控制策略

电网发生不对称故障会影响新能源并网系统可靠运行,严重情况下还会存在切机风险。针对上述问题,提出一种不对称故障下考虑电压跌落程度的电压支撑策略。首先根据逆变器在不对称故障下的输出特性,分析了对公共连接点(point of common coupling,PCC)电压的支撑原理。然后推导了任意不对称故障下PCC电压幅值的通式,进而分析了改变无功电流注入方式的临界点。最后在上述基础上,以逆变器输出电流峰值和已利用容量为约束条件,分别对3种典型的不对称故障进行了分析。确定了每种故障在不同电压跌落阶段的最优无功电流,并推导了各电压跌落阶段的电流参考值计算公式。仿真验证了所提控制策略的有效性与优越性。

用于弱电网互联的柔性直流输电系统双端构网型控制

针对常规跟网型控制下柔性直流输电系统不具备电网频率支撑能力、弱电网运行能力差的问题,提出了一种柔性直流输电系统的双端构网型控制策略.利用直流电容的动力学特性,将柔性直流输电系统模拟为同步电动机-连轴-同步发电机运行,使其具备良好的弱电网运行能力与电网主动支撑能力.在此基础上,设计了柔性直流输电系统的电网故障穿越策略.在PSCAD/EMTDC软件中进行仿真验证,结果表明所提柔性直流输电系统的双端构网型控制策略具备弱电网适应能力、快速潮流调节能力、电网频率主动支撑能力以及电网故障穿越能力.

考虑风电机组运行差异化的低电压穿越分散预防控制

针对跟网型双馈风电场配置的传统低电压控制策略在多电压扰动场景下普适性差的问题,该文提出一种考虑机组状态差异化的风电场短期电压分散预防控制策略。首先,分析配置无功控制、Crowbar保护电路的双馈风电场低电压穿越动态特性,获取各风电机组低电压穿越期间电流及阻抗特性;然后,借助考虑风电场内阻抗变化的节点电压法,构建机组注入电流与机端电压间的动态关系,确定各机组低电压穿越期间对场站内节点电压的影响程度;进一步,设计不同电压扰动场景下的风电场电压控制目标,构建适应多种电压跌落深度的风电场预防控制策略;最后,在Simulink及RTLABOP5600实时数字仿真平台中搭建含4台双馈风电机组的风电场和某实际风电场电磁暂态模型,验证所提风电场控制策略有效性。

适用于配网分布式储能的电压频率协调支撑控制

随着可再生能源渗透率的不断攀升,其固有的强波动性使配电网频率电压的控制极为复杂。基于此,该文提出一种计及配电网阻抗比的分布式储能系统电压频率协调支撑控制方法。该方法采用基于下垂特性的频率支撑模块和虚拟惯量控制模块,利用根短路故障特征在线计算自适应增益,以保证配电网电压和频率支撑之间的均衡补偿。与传统输电网支撑方案中电压和频率解耦不同,该方法考虑低压配电网中电网阻抗特性引起的电压和频率的耦合问题。最后,通过仿真和半实物实验验证所提方法的有效性和优越性。仿真结果表明:所提方法可将频率最低点限制在48.84~48.97 Hz,正序电压幅值由0.431 p.u.提高到0.451 p.u.。

烟机入口高温热力管道的膨胀监测与问题治理

针对重油催化装置烟机入口管道预热过程中弯头焊口受力开裂、烟机管口受力过大等问题,对烟机入口高温热力管道热膨胀位移进行了理论计算和实际监测,探索定量的管道热位移监测方法。通过将实际监测数据与理论计算热位移数值进行对比,分析出烟机入口水平管道膨胀存在卡涩、竖直管道热膨胀过量是导致该管道焊口受力开裂、烟机管口受力过大的主要原因。针对上述原因,制定了科学合理的管道更换工序和摆向支架改进措施,使烟机入口管道存在的问题得到治理,生产隐患得以消除。该问题的治理方法可为同类装置管道的运行监测和更换以及摆向支架的改进提供借鉴。

控制模具零件间隙对支架成形质量进行改善的工艺方法

在摆臂支架冲压工艺及模具设计中,建立几何模型分析了材料厚度减薄对成形制件形状和尺寸精度及成形性的影响,借助冲压工艺仿真软件对成形工序的材料减薄率进行评估,根据材料减薄率确定成形工序的模具零件间隙,拉深模零件间隙按传统方法计算,预整形模零件间隙采用材料厚度值,精整形模零件间隙补偿一定量的料厚减薄量。模具经实际调试,成形的支架无开裂划伤缺陷、形状和尺寸精度达到了技术要求。

基于二阶线性自抗扰的光储协同发电系统低电压穿越控制

针对光伏电站低电压穿越过程中存在的直流电压波动和系统频率特性恶化的问题,提出了一种基于二阶线性自抗扰的光储协同低电压穿越控制策略,该方法通过在光伏电站交/直流侧并联储能装置实现低电压穿越。直流侧储能装置在电压跌落时吸收直流母线冗余的能量,维持直流电压的平衡,并且储能装置采用二阶线性自抗扰控制,保证直流电压在故障瞬间的稳定;交流侧储能装置采用功率补偿控制和一次调频控制,实现频率支撑。所提出的方法能够保持直流电压恒定,维持系统频率平衡,减少了系统能量损失,有效增强了高渗透率分布式光伏发电系统在低电压穿越期间的主动调节能力。

基于热点应力法和结构应力法的保温支撑圈焊接接头疲劳评估及对比

针对疲劳容器中保温支撑圈与壳体的焊接接头,分别采用欧盟压力容器标准EN 13445-3中基于外推的热点应力法和美国压力容器标准ASMEⅧ-2中的结构应力法对其进行疲劳评估。结果显示,采用热点应力法计算的疲劳寿命大于结构应力法计算的疲劳寿命,但两者均远远小于设备壳体母材金属的疲劳寿命。当设备预期压力循环次数较多时,为满足保温支撑圈焊接接头的疲劳寿命而将壳体薄膜应力降至非常低的水平,会导致壳体材料的较大浪费,因此,在循环次数较高的疲劳设备中应尽量采用非焊接保温支撑方式,或是采用其他受力较好的焊接保温支撑圈结构。

SVG高低电压穿越对低短路比电网的影响及稳定策略

随着风电场、光伏站、储能站等新能源机组的装机容量不断增加,静止无功发生器(SVG)除了要对各新能源场站进行无功补偿和电压支撑外,在晶闸管换相失败、电网短路、新能源机组大规模并网等造成的电网电压骤升、骤降等暂态故障时,除了要保证SVG自身可实现高低电压穿越外,还要对电网进行一定的无功支撑。本文分析SVG在电网不同短路比下对电网的影响,提出一种SVG高低穿暂态宽滞环控制策略,避免低短路比电网在故障期间、SVG暂态支撑时反复进出高低穿控制策略而引起的电网振荡。